Доктор Тони Шиен-Пинг Фэн с факультета машиностроения Гонконгского университета (HKU) и его команда изобрели ячейку прямого термического заряда (DTCC), которая может эффективно преобразовывать тепло в электричество, создавая огромный потенциал уменьшить парниковый эффект за счет улавливания тепла выхлопных газов и сокращения потерь первичной энергии.
Новое изобретение недавно было опубликовано в престижном журнале Nature Communications, а исследование было опубликовано на веб-странице редакторов Nature Communications Highlights. Управление передачи технологий HKU подал заявку на предварительный патент США на изобретение и патент PCT (Договор о патентной кооперации).
Низкопотенциальное тепло доступно в изобилии в промышленных процессах (от 80 до 150°C), а также в окружающей среде, живых организмах, солнечно-термальной (от 50 до 60°C) и геотермальной энергии. Более 60% потребляемой в мире первичной энергии, будь то в промышленных процессах или в бытовом потреблении энергии, теряется в виде тепла. Большая часть этих потерь в виде сбросного тепла считается низкопотенциальным теплом.
Недавно разработанный DTCC представляет собой революционную электрохимическую технологию, которая может открыть новые горизонты для приложений по эффективному преобразованию низкопотенциального тепла в электричество. Это простая система с размером основного блока всего 1,5 кв.см и толщиной от 1 до 1,5 мм. Ячейка гибкая, штабелируемая и недорогая.
DTCC можно использовать в системах HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) для рециркуляции низкопотенциального тепла от компрессора и конденсатора в электричество для использования в электрических устройствах. Он может быть встроен в оконную раму для сбора солнечной тепловой энергии для питания электрохромных окон или использоваться в качестве портативного устройства для питания айфонов или спасательного оборудования в дикой природе. С ростом популярности носимых технологий эта система может однажды использовать тепло тела для питания носимых электронных устройств или медицинских устройств для мониторинга состояния здоровья тела, таких как уровень сахара в крови и кровяное давление..
Д-р Фэн сказал: «Эффективная рекуперация низкопотенциального тепла может помочь сократить выбросы парниковых газов, но современные технологии преобразования этого тепла в электричество все еще далеки от оптимальных. DTCC обеспечивает эффективность преобразования более 3,5%, превосходя все остальные. существующих термоэлектрохимических и термоэлектрических систем, которые либо слишком дороги, либо сложны, либо слишком малоэффективны для повседневного применения. DTCC - это революционная конструкция с большим потенциалом в интеллектуальных и устойчивых энергетических устройствах».
В новой термозарядной ячейке используются асимметричные электроды: катод из оксида графена/платины (GO/Pt) и анод из полианилина (ПАНИ) в окислительно-восстановительном электролите Fe2+/Fe3+ посредством операции изотермического нагрева без создания температурного градиента или термоцикла. При нагревании ячейка генерирует напряжение за счет термопсевдоемкостного эффекта GO, а затем непрерывно разряжается за счет окисления анода из ПАНИ и восстановления Fe3+ до Fe2+ при изотермическом нагреве на катодной стороне до истощения Fe3+. Преобразование энергии работает непрерывно при изотермическом нагреве в течение всего процесса заряда и разряда. Система может самовосстанавливаться при охлаждении. Этот синергетический механизм химической регенерации обеспечивает цикличность устройства.
Команда выбрана в качестве одного из 16 финалистов из 300 заявок и одного из двух финалистов в Гонконге, участвующих в региональном саммите Hello Tomorrow 2019, конкурсе для стартапов, которые адаптируют свои исследования к реальности. -world коммерческого использования, которое состоится в Сингапуре в этот четверг (7 ноября).
Изобретение выиграло чемпионат HKU 2018 DreamCatchers 100K Entrepreneurship Competition. Команда создала стартап High Performance Solution, которому помогает Схема поддержки технологических стартапов для университетов (TSSSU). Компания также присоединилась к 3-летней программе Incu-Tech в Научном парке Гонконга и получила свой первый доход от прототипов. Команда приняла участие в первом роуд-шоу X-plan Форума развития талантов в районе Грейт-Бей, организованном Hong Kong X Foundation. Он также принял участие в Форуме предпринимательства в Бахрейне, Ближний Восток.